开发生产光通信器件项目可行性分析报告

1、开发生产光通信器件项目可行性分析报告开发生产光通信器件项目 可行性分析报告目录一、项目简介1 .本项目所涉及的产品及简单工作原理2 .产品应用3 .项目的目的及意义二、技术的可行性分析1 .技术的先进性分析2 .技术的前瞻性分析三、设备投资费用四、市场分析五、效益分析六、项目实施方案及计划进度1 .实施方案2 .工艺流程3 .计划进度4 .初始的起步阶段一、项目简介随着信息时代的到来，世界将受到信息的主宰。随时随地通过传输媒体双向地进行各种方式的交流将成为21世纪人们主要工作、学习和生活方式。迄今为止，性能优良、可 靠性高、高速的宽带光纤通信网络是畅通无阻地实现这一目 标的唯一选择。在过去的2

2、0多年里，特别是近些年来，光通信网络已逐渐形成现代通信网的基础平台。到上一世纪 末，全世界铺设的光缆线路已达到数亿公里以上，中国的光 纤线路也超过千万公里。一个音信道的传输容量可达 100gb/s,而实验系统的最高容量已达2.64tb/s。全光网络，作为宽带光纤通信网络的唯一选择方案，正在紧锣密豉地试 验、部署和实施之中，而光纤通信网络的可靠性、高性能、 高质量需要靠构成这些通信网络系统的基本的性能来保证。半导体激光器、光纤放大器、波分复用器、光插分复用器、光开关、光波长转换器、可调光衰减器、信道均衡器、可调 色散补偿器等各种高性能的光器件不但是这些光通信系统 不可缺少的基本组成部分，它们的性

3、能和质量还直接影响着 整个系统的性能和可靠性。1 .本项目所涉及的产品及简单工作原理光通信器件是光通信系统和网络中的基本组成部分。它包括光无源器件和光有源器件。光无源器件包括光隔离器(isolator )、光耦合器(coupler )、光连接器(connector )、光环行器（circulator ）、分路器（splitter ）、光衰减器 （optical attemuatoi ）、光开关（optical switch ）、波分 复用/解复用器（dwdm光插分复用器（oadm、光纤光棚 （fg）等；光有源器件包括半导体激光器（ld）、光放大器（soa或edfa等）、波长转换器（owc、光开

4、关（oew 电 光调制器（eom、波分复用器（dwdm可调光衰减器（voa、 光收发模块等。本项目所涉及的产品主要有无源波分复用 器、光开关、光隔离光环行、光纤光棚、可调光衰减器、光 插分复用器、光波长转换器、掺饵波导放大器等。其基本原 理分别如下：波分复用器件（dwdm是利用多层高低折射率相间薄膜 滤波片对光波长的选择性来实现光的波分复用功能的（见图 一）。光纤导入的入射光包含多个不同波长（）的光波，各 光波携带不同的信息，在单模光纤中互不干扰地传播，混合 光波耦合进入波分解复用器，通过各自对应的薄膜滤波器， 将不同波长的光波分解并送入不同的输由端口。该器件可制 作4信道、8信道及16信道，

5、信道间隔分别为 400ghz,200ghz,100ghz和500ghz系统产品，具有性能优良、 可靠性高、信道间隔度高、插损小等一系列优点，故迄今为 止已广泛用于16信道以下的dwd陈统中。光插分复用器（oadm是dwd啊络系统中的关键器件 之一。其通过光纤光棚与环行器有有效组合或多腔介质膜滤波片的波长选择性来实现波分复用系统中被选光信号的插 分复用。一个端口入射的复合信号中的莫一路信号可以通过 oadme另一端口下载，也可以在第三端口复用进入传输系统 中。光开关（00根据其工作原理，光开关可分为机械式光 开关和非机械式光开关两大类。机械式光开关通过光纤或光 学元件移动，使光路发生改变。具优点

6、是：插入损耗小，隔离度高，不受偏振和波长的影响，但相对开关时间在ms数量级。非机械式光开关则依靠电光效应、磁光效应或光效 应来改变波导折射率，使光路发生改变，具特点是：开关时 间短，达到ns数量级甚至更低，且无抖动，体积小，便于 光集成或光电集成。但相对于机械式光开关而言，插入损耗 大，隔离度低。本项目所涉及的江开关包括机械式光开关（oms、微机电式光开关（mems及基于soa勺电光式光开 关，其中机械式光开关是通过移动或偏摆反射镜或棱镜来实 现光通道的改变；基于 soa勺波导式光开关是利用 soa中光 信号在介质内传播时，在注入电流？开?与?关?两种状态 下，分别呈现由高的损耗和增益，从而实

7、现具有增益的光开 关。该产品具有能实现零插入损耗工作、线路中忧小、开关 时间短、低偏振甚至偏振无关工作、能与soa1兼容、可实现多波长工作等优点。可变光衰减器（voa是用于对信道中的光功率进行衰减，以确保信号的强弱满足系统中传输的要求。通常采用光 纤耦合损耗法、特种材料的吸收法、干涉法等原理来实现对 光信号的衰减。光纤光棚（fg）包括布拉格光棚（fbg和长周期光棚 （lpg,是利用石英光纤的光敏特性，采用特定波长的紫外 光照射使光纤芯径中产生永久性的折射率改变而形成的。该 项产品可用全息法、点扫描法、掩膜板法写入，制作成均匀 光棚、切趾光棚、闪耀光棚和喟啾光棚。光波长转换器（owc是利用半导体

8、放大器（soa的交 叉增益调制（xgm、四波混频等非线性效应来实现全光波长 的转换，具有高的转换率和响应速率。掺饵波导放大器（edwa是利用 ag离子交换法中玻璃 基底上制作掺 yb/ei3磷酸盐单模板玻璃光波导放大器，实现 对光信号的直接放大。它具有单位彻底增益高，体积小，成 本低，光噪声低，便于集成等一系列特点。 该产品由泵浦ld、 波分复用器（wdm掺ei3波导及光纤跳线等构成。可制用成 正向、反向、双向及反射泵浦结构的edwa2 .产品应用作为全光网（aon）通信的基础，dwd岐术是一种光域上 的复用技术，其主要特征在于：1）充分利用光纤的巨大带宽资源，使一根光纤的传输容 量比单波长情

9、况下增加几十倍乃至上百倍。目前传输带宽已可扩展一至25tb/ so2）可实现多媒体信息传输。即对不同信息格式（模拟/数字信号，pdhtsdh信号等），不同信号速率及不同电调制 的信号具有透明传输的特性。且只要增加一个波长，就可增 加新的业务，如（catm hdtv b-isdn）等。3）扩容方便。使用n个波长复用，在大容量长途传输时 可节约大量光纤，对于早期敷设的芯数少的光纤系统，不必 做较大改动，就可以轻松扩容。4）可进行双向传输，从而实现全双工通信。5）可降低对一些系统配套器件的极高要求，如光器件的响应时间。dwdmt重要的应用领域之一是光纤用户接入网，建立一个以wdm edfa和oxc代

10、交叉连接）为基础的光网络层实现 用户端的全光网连接，消除光电转换引起的传输瓶颈，是今 后光通信发展的必由之路。止匕外，dwd岐术还广泛用于干线和中继网络以及宽带网络交换系统。分立式dwdmi件通常用于16信道以下的波分复用系统 中分解和复用单根光纤中多个信号。是宽带光纤通信系统不 可缺少的器件，故具有广阔的市场。光插分复用器（oadm和光开关（os）也是dwdmfc统应用 于光网时的关键器件。oadmb于光网环路中光信号的插分复 用，而作为光交换连接系统中的基本组件一一光开关是一种具有一个或多个可选择的光传输端口，可对光传输线路或集 成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的器件。目前已 广泛用

11、于光纤接入网、光纤宽带传输网、各种全光网以及实 现光路无阻断传输，切换冗余备份光器件和光纤传感、光纤 测量等系统中。可调光衰减器（voa）可用于光纤通信系统中对传输的光 信号的衰减。特别对多信道传输系统。voa用来调节每一信道的光功率，以确保各信道的信号强度一致。通信容量的增大，用户数目的增多，导致光通信网络节 点数目的增加。但是以 wdmj通信系统中，由于受到光纤损 耗和色散所决定的传输窗口以及激光器的光谱宽度、探测器 的探测带宽的限制，载波的波长数目不可能与光节点数同步 增长。同一载波波长在同一节点处作不同路由选择时将导致 波长瓶颈，形成信息阻塞。波长转换器（owc是完成将信息从一个载波波

12、长到另一个载波波长的转换。通信网络中采用 波长转换器，能使参与波分复用的波长数目减少，使网络组 建、子网管理更具灵活性与兼容性。光纤光栅的由现使得在光纤中制作各种中心波长、不同 反射率和不同带宽的反射器成为可能。由于光纤光栅是全光 纤无源器件、插入损耗低、对偏振不敏感、光纤光栅及以光 纤光栅为基础的光学器件已广泛应用于制作波分复用器件、 滤波器、色散补偿器、模式转换器、光纤激光器、外腔式半导体激光器、光纤传感器以及掺饵光纤放大器的增益平坦。 在信息高速公路的光纤通信系统中，光纤光栅正发挥着越来 越大的作用。光波导放大器（edwa是继光纤放大器由现以后又一新 型光波放大器，由于其单位长度增益高、

13、体积小、成本低， 将会在全光网络中得到广泛的应用。由于波导光放大器的噪 声低，还可在光纤传感器中发现良好的应用前景。基于光波 导放大技术，还可发展无损耗多路光分束器及波导激光器等 多项产品。3 .项目的目的及意义根据市场分析家分析和预测，北美骨干网上目前的业务 量已达到了 69个月左右翻一番的速度，比著名的摩尔定 律（约18个月左右就翻一番）还要快2至3倍，而且迄今没 有减缓的迹象。全球的主要通信业务已由话音业务向数据业 务转变。光纤通信技术，因特网技术、移动通信技术和软件 技术将是未来10年内四项主导性关键技术，决定着电信业 的未来。高可靠性、高容量及高速度的通信网络的关键，是 目前最经济有

14、效地解决主干网瓶颈问题的必由之路，并在近 年内将得到迅速发展。就目前最流行的三种ip传送技术（ipover atm ip over sdhffl ip over dwd丽言，ip over dwdm可以省去 atm sdh直接将ip层建立在 wdmt网络上，大大减少网络体系结构未来的发展方向。ip over dwdmf案不仅可以在ip层上实现电联网，而且还能在dwd恍传送网(0tn)层面上实现光联网，并可促使计算机网、电信网和catv 网三网融合，为新一代的统一网络建设提供可靠性和灵活性。现在.dwd通信的研究开发应用已是通信领域的热点。从需求角度来看，2008年全球sdhfflt求为265亿

15、美元，dwdm 需求130亿美元。2010年sdh需求为384亿美元，dwdmb 247亿美元，超过sdht求一半。从传输链路的容量看，sdh的速率已高达10gb/s ,40gb/s系统也将在l2年内问世。即使这样，光纤的容量仅被利用了不到3%。显然，只有采用dwdmi术才可能充分利用这一巨大的带宽资源。从网络 的角度看，传统的以电话业务为基础的电路交换网无论从业 务量设计、容量、组网方式，还是从交换方式上来讲都已无 法适应当今通信领域的最新发展速度，开发新一代网络已成 为电信界的共同心愿。各大公司都在设计构思未来网络的蓝图，其基本思路都是共同的，即具有统一的ip通信协议和巨大传输容量的 wd

16、mfc传送网，以最经济的成本灵活、 可靠、 持续地支持一切已有和将有的业务。在此基础上引入以光分插复用器(oadm和光交叉连接器 (oxc)为特征的光传送网 (otn)将最终解决网络宽带化，实现网络的全光化。近几年，wdm专输技术已进入实用化和商用化阶段。世界上许多国家已开始利用 wd瞰术进行全光网实验，以寻求 一种具有透时性、可扩性、可重构性的全光网的有效方案，为实现未来的宽带通信网奠定坚实的基础。电信网的战略性发展趋势不仅将指引我国未来10年的技术发展方向，而且对我国电信业的未来格局、运作机制和 产业结构也势必产生深远的影响。重点扶植和发展wdmfc传送网、ip选路和光交换等战略性技术和产

17、业，在今后的510年内形成一个以ip为中心的新型电信产业结构，应是 我国电信业在这一重大的历史性转折时期的由路。由此可见，要满足全球包括我国通信业迅猛发展的需求量，光器件的发展和更新势在必行。国外特别是北美地区的 光器件厂家较多，但它们所生产的器件仍然无法满足全球市 场的需求。国内生产光通信器件的厂家不多，能提供高质量 和高性能且技术含量高的光通信器件的厂家更是有限，国内 光通信系统所用器件多从国外进口。无疑，开发、生产和销 售具有自己知识产权，技术含量高的光通信器件对进一步发 展我国的光通信事业，推动国内光通信器件产业具有重大的 意义。二、技术可行性分析1 .技术的先进性分析如前所述，wd原

18、统以其独特的优势已成为高速大容量 通信干线和网络系统发展的方向。目前16和32信道的wdm系统已得到广泛应用，随着传输信道数的逐步增大，以及在 国内其它主干网和城域网，乃至局域网和客户端应用的不断扩大，wd雌术和系统将越来越多地受到关注和青睐。据美 国telecommunications »权威杂志报告(世界电信1999 年第9期笫43页)，世界公认的1999年十人热门通信技术 中，有关dwdmj技术就占了两项，其中高居第二的是dwdm在城域网的应用。wdm长纤通信技术也受到国家的高度重视。在国家的863、s863计划以及科技部高新科技产业化推进计划中也都 被列为重点研究开发项日之一

19、。这不但标志着该技术的先进 性，更重要的是它对我国乃至全球通信产业的决定性作用。本项目所涉及到的产品波分复用器、光分插复用器、光 开关、光隔离器、光环行器、可调光衰减器、光波长转换器、 光波导放大器、光纤光栅等均是wdmt纤通信系统中的关键器件。依靠自身的研发力量和基础，借鉴国外一流的技术所 开发的产品具有较高的技术含量且工艺先进。这对今后本项 目的产品在国内外市场中的竞争是不可缺少的保证。2 .技术的前瞻性分析?全光网”的提由是发展是光纤通信的一个飞跃，特别对 于我国这样一个幅员辽阔、具有庞大干线网的国家更是意义 重大。？全光网？通过在干线网的交叉节点上引入光交叉连 接(oxc)和光波长交换

20、，实现用户端到端的全光网络连接。 现在wd瞰术还是基于点到点的方式，但它作为全光网通信 的第一步，对于全光网的发展有着不可忽视的影响。从发展趋势看，wd耐络的巨大容量和可重构性可使网络系统的成 本和电了设备的复杂性大大降低，故形成一个真正的、以wdm技术及光交换技术为基础的光网络层，建立纯粹的 ？全光 网？，消除光电转换的瓶颈己成为光通信发展的必由之路。本项目作为全光网络发展的一个部分，无论在中国还足全球 都有着光明的发展前景。这里所涉及的产品均是全光网中的关键器件。随着光纤 通信网络系统的不断发展，对器件的要求会越来越高。所以 为迎战激烈的竞争和挑战，本项目所开发生产的产品进行了 全面的部署

21、，不但包括一些市场供应不求的产品，如波分复 用器、光插分复用器、机械式光开关、可调光衰减器等，以 满足日益扩大的市场需求。另一方面，还从事一些今后看好 的产品，诸如：光波长转换器、掺饵波导放大器、光纤光栅、 波导式光开关及微机电式光开关等。以不断发展更新的技术 和工艺向市场推由可靠性高，性能好和高质量的光通信器 件，以确保光纤通信系统宽带、高速、可靠性。三、设备投资费用本项目设备投资费用预算为 940万元人民币，具体清单如下：(1)光纤熔接机(10)140万元可调谐激光源(2)80万元(3)光谱分析仪(2)80万元光功率计(10)120万元高低温试验箱(2)30万元(6)五维精密调节架(10)

22、40万元回波损耗仪14万元(8)双目显微镜(10)50万元(9)pmd测试仪40万元(10)半导体红外激光器及驱动器(4套)17万元(11)宽带红外光源放大器17 万元(12)波长仪17万元(13)偏振态控制器(计算机接口)17 万元(14)高频示波器70万元(15)光纤熔融拉锥机(3台)1200 元(16)保偏光纤、聚焦光纤 (lensed 0r tapered万bers)8万元(17)光学、机械系统及零部件70 万元(18)计算机(2030台)40 万元(19) 其它80万元四、市场分析wdm)t通信设备的市场发展迅猛。1995年其市场份额几乎为零。wd施仅仅处在发展的初期，只被看成是fd

23、m的补充方法，并未得到网络供应商的关注。光交换和全光网络也 只由现在专家的论文中。而从1995年到1997年的短短两年中，北美网络运营者的 wd唯输系统的销售从大约 5000万美元猛增到约 10亿美元，到1998年其市场已上曾长至22亿美元，几乎创造了一项新技术发展的最高速度。现在 16 和32信道的 wd晾统已经得到了广泛的应用。美国的朗讯 公司已推由80信道的系统，加拿大的北方电讯也计划推由 160信道的系统。北方电讯（nortel）99 年初对其 wdmt通信 产品在本年度的销售额预测是10亿美元，但实际销售量却远远超过此预测值。根据美国的一些市场调查公司对wd睇件和系统的市场所作的统计

24、，2001年市场为45亿美元，2003 年为135亿美元。止匕外， wdmfc通信市场的迅猛发展也给从 事这一行业的企业带来巨大的经济效益，许多相关公司都因 此创造了惊人的奇迹。以加拿大的jds ljniphase（原名jdsfitel）为例，它主要生产分立式 dwd邮件，三年半前（96年 3月）该公司股票首次上市，每股股值仅4加元，雇员仅500多人，短短四年之后（2000年3月）其股值已上涨到800加元 （两次分股后为200加元），其雇员增至7000多人。最近与 美国的uniphase公司合并后，它已一跃成为世界上生产光 纤通信元器的最大厂商。显然，在这种巨大经济效益的吸引 下，全球许多大的

25、电信公司纷纷开始生产和销售wdw品。尽管欧洲的 wd陈统建设由于自身电信系统和业务的特点于 1997年才开始，但英国第二大电信业者cables&' wirelesscommunications（cwc、）己宣告安装 ciena 公司的 161 x 244gb /s点对点 wdm系统。英国第一大电信业者british 'telecom(bt)则决定安装由 lucent .及ericsson 分别提供的 16l x2. 44gb/s点对点 wdm试用系统。芬兰电信已向 ericssotl订购可载送各种讯务(包含sdks atmb号)且传输距离大于 250km的 wdm试用系

26、统及简易网络管理协议 (simple network management protocol,snmp 系统，西班牙 则已建珞pirelli 的4波长及8波长 wd陈统。wd陈统正 在浩浩荡荡地进军欧洲市场。国内市场的发展也不逊色。截至？八五"，国内铺设完成的光缆总长度约为14.5万公里，其中全国长途光缆长度超过9.76万公里，与1988年9月?全国光纤通信工作会议？ 所做的统计1182公里相比，增长达 82倍，平均年增长率高 达83. 7%。先锋咨询公司预测，1999 2002年问部署的 远程海底系统中，80%将采用 wd瞰术；短程系统或无中继 器链路也有35%将采用 wd般术。2

27、002年以后的海底通信 市场中，远程系统将结合wdmi光孤子技术(soliton),实现loogb/s的比特率；短程系统与国内长途网络相仿，将 采用高速sdhk术在芯光缆上实现 10glb/s传输，并采用wdm 技术，用专用波长路由和交换等手段将远程海底系统与国内 网络综合起来。阿尔卡特 (alcatel) 比利时公司l997年在中 国就铺下了三条 8x 2wd龙干线：青岛济南一一.武汉重庆石家庄太原重庆成都1998 年7月中国电信又签定了 11条wdmf线合同。国 产第一条高传输速率的国家一级通信干线 ？济南一一青岛8x 2.5gb/s（wdm原统试验工程？ 1999年5月7日在山东青 岛顺

28、利通过信息产业部验收，并在国内已开通的同速率wdm系统中首先投入正常运营。1999年8月18日，漳州地区骨干sdh专输网二期工程顺利通过验收，已正式开通运行。此 工程采用富士通的 dwdms备,可在每对光纤上提供速率、 2.5gb/s的16信道传输功能（即16x2.5g）,这是日本富士 通公司的 wdm（dwdm珞首次在中国地区得到商业应用。由前述分析可知，对dwdm1件的需求量兀论是国内还是 国际市场都与日俱增且供不应求。据悉，仅 jds一家，每天 生产数百个8和16信道的dwdm1件仍无法满足市场的需求 量。随着城域 wdmff场涌现，cf这些wdm（?复用）器件的需 求将迅速膨胀。200

29、0年3月初，在baltimo'e的光纤通信 会议上，coi-nhag公司指由，光器件市场比去年增长了 60%。 并预计，在未来几年全球光器件将以惊人的速度从25亿美元增长至近50亿美元。2005年将达到135亿美元。但另有 市场分析家认为，2005年的需求量将达到 82-230亿美元， 其中解复用器件（包括上下路复用器件和波长路由器）所占的市场份额将达20%。如果市场在2005年前能达到50亿美 元。即使只占其中的2%3%,我们也将得到11. 5亿美元甚至更多的销售量份额。鉴于2003年，一个封装好的器件的平均价格可能从现在的 1万美元下降至.5000美元，我 们可以从上面的销售值推算

30、由，届时国际市场的需求量为500,000个 wdmb。 2005年，国内 dwdiw件的市场有希望 占全球市场的5%,即至少为25,000个/年，绝大部分的器件仍主要由国外制造商提供。今年国内生产该器件的厂家目前只有武邮一家，且产品全部销往国外。作为光网中光选路 和光交换系统的关键器件，光上下分插复用器、光开关、全光波长转换器、可调光衰减器的市场也处于供不应求状态。日本的光开关的年增长率为以73% ,仅次于波分复用器， 在光器件中高居第二位。最近有信息表明，美国硅谷的光开关公司年产一万只光开关，因供不应求到中国来寻求合作。随 着全光网走由实验室，国内光开关的市场需求也极其巨大。五、经济效益分析

31、预计项目投资2000万元人民币，其中设备仪表总投资 940万元，研发试制费用 200万，生产材料成本消耗 200万，流动资金800万元。生产情况列于下表：光开关波分复用器可调衰减器光隔离器光放大器j里单价j里单价j里单价j里单价j里单价第一年25000.510000.55000.8140000.025001.4第二年40000.4530000.410000.6170000.0188001.2第三年60000.450000.3820000.4870000.01612000.8第一年总产量18000只（套）总产值6250万元 第二年总产量25000只（套）总产值1. 4亿元 第三年总产量10万只（套）总产值2. 25亿元投资回收期：根据效益核算，公司全面起动后，23年内可收回全部投资。六、项目实施方案及计划进度1 .实施方案由于我们已经积累的无源器件设计和制造工艺基础和经 验，从市场的需求由发，计划首先开发生产分立式波分复用 器件、光卜下分路